創新組方腸內營養乳劑制備的工藝參數研究

侯丹平，溫 敏，邢楊楊，尹肖寒，陶 萄，韓 軍，王正平

(聊城大學生物制藥研究院/聊城大學化學化工學院，山東聊城 252000)

脂肪乳是近年來快速發展的一種藥物新劑型[1]，在臨床營養應用中發揮巨大作用[2]。首選腸內營養的理念已經得到越來越多專家的共識[3]。早期，在臨床中使用的脂肪乳主要靠大豆油供能，長期使用，由于不飽和脂肪酸的配比不合理，易導致炎癥反應，患者免疫力低下，影響疾病的治愈[4]。本研究添加紫蘇油提供一定量的ω-3不飽和脂肪酸，在保證供能比的前提下，根據腫瘤患者的代謝特點以及對營養素的需求，合理配置ω-6和ω-3的比例，改變單一靠大豆油供能的現狀，從而開發出穩定性好的高質量的腸內營養乳劑產品。

高質量的脂肪乳劑應粒徑合適、分布均勻，在保質期內存放穩定性好，并且有良好的臨床耐受性[5-7]。脂肪乳的制備工藝的核心是乳化工藝[8]，本文以高剪切混合器為初乳制備設備，激光粒度儀為檢測儀器，初步研究了剪切條件(包括剪切時間、剪切溫度和剪切速度)在乳化過程中對初乳的粒徑和粒度分布的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

主要材料：大豆油，新興鐵嶺藥業股份有限公司，批號：170601-1-01；中鏈甘油三酸酯(MCT)、紫蘇油，河北家豐植物油有限公司，批號：16060972；大豆磷脂(PC-50)，北京美亞斯磷脂技術有限公司，批號：20170412；二次純化水，實驗室純水系統制備。

主要儀器：萬分之一天平，美國奧豪斯公司；Silverson L5 實驗室高剪切混合器，深圳市利康工程設備貿易有限公司；Malvern 3000 激光粒度儀，美國馬爾文公司；恒溫油水浴鍋，上海予華儀器設備有限公司。

1.2 試驗方法

按配方量稱取大豆油、MCT、紫蘇油和PC-50。將磷脂攪拌分散在配方量的水相中，然后分別將水相和油相(大豆油、MCT和紫蘇油)加熱至所需溫度，用實驗室高剪切混合器進行剪切，制得初乳。

1.2.1初乳粒度分布的測定方法 在設定剪切條件下剪切完畢后，立即測定粒徑。在清洗后的干凈樣品池中，加入純化水(約100mL)，使水面達到樣品池3/4左右的位置，然后進行光和背景的測試。隨后用一次性滴管吸取適量待測初乳樣品，直接滴入樣品池中，樣品加入過程中要一滴一滴加入，同時觀察遮光度在合適的范圍內停止加樣。加樣結束后，開始粒度測試并顯示樣品粒徑和粒度分布。此方法測定準確、重復性好[9]。

1.2.2粒度分布的評價 用激光粒度儀測定粒徑，分別得到D90、D50和D10，其中D90表示有90%的顆粒的粒徑小于此值；D50也叫中值粒徑或者中粒徑，表示有50%的顆粒的粒徑小于此值；D10表示有10%的顆粒的粒徑小于此值。用式(1)計算粒徑的跨距。用跨距和D50的平均值來評價乳劑粒度分布的好壞。

跨距=(D90-D10)/D50

(1)

1.2.3剪切條件 根據脂肪供能比確定油相，固定乳化劑用量，剪切轉速、剪切時間、剪切溫度為變量，依次設置為單因素變量，用高剪切混合器剪切制得初乳，測定其粒徑和粒度分布。測定次數為3次，并求平均值。

2 結果與分析

2.1 剪切轉速對粒度分布的影響

不同剪切條件及結果如表1所示。從圖1可以看出，在剪切溫度和剪切時間一定的情況下，隨著剪切速度的增加，也即剪切力越來越大，D50的平均值變小，說明粒徑越來越小；剪切轉速在2 500～3 500r/min時，跨距的變化幅度小，說明在這個轉速區間內，樣品的粒度分布相對集中；但是綜合考慮到D50和跨距可以看出，并不是剪切力越大越好，當剪切轉速達到4 000r/min時，盡管粒徑最小，但是跨距最大，說明盡管樣品的粒徑減小了，但是粒度分布不集中，可能因為剪切力過大，造成破乳，使得樣品粒度分布變差。因此，根據表1的結果，綜合考慮D50與跨距平均值的變化。選擇剪切轉速在2 500～3 500r/min比較合適。

表1 不同剪切速度條件下初乳的粒徑

圖1 D50和跨距平均值隨剪切轉速變化的變化

2.2 剪切時間對粒度分布的影響

不同剪切時間及結果如表2所示。從圖2可以看出，在剪切溫度和剪切轉速一定的情況下，隨著樣品剪切時間的增加，D50呈現出先減小后變大的變化趨勢，同時跨距的數值也表現了同樣的趨勢，跨距的變化說明樣品的粒度分布先變集中然后又變得分散。剪切時間在10～20min時，樣品的D50減小，但是D50減小的趨勢不明顯，并且跨距變化不明顯，說明該樣品的粒度分布集中程度接近；剪切時間在25～30min時，D50明顯減小，并且這個區間內D50達到最小值，但是跨距卻明顯增加，達到最大值，說明在這個剪切區間內的樣品的粒度分布最不集中；而當剪切時間達到35min時，D50又變大，跨距變小，說明剪切時間為35min時，樣品的粒徑變大，粒度分布集中度增加。因此，根據表2的結果，綜合考慮D50與跨距平均值的變化，選擇剪切時間在10～20min比較合適。

表2 不同剪切時間條件下初乳的粒徑

圖2 D50和跨距平均值隨剪切時間變化的變化

2.3 剪切溫度對粒度分布的影響

本研究中選擇的溫度跟注射乳相比是相對較低的，因為后續的工藝參數研究中，會根據全營養的需要添加其他的營養素，有些營養素不穩定，為了降低營養素的損耗，我們選擇了室溫左右的溫度范圍作為初乳制備的條件。剪切溫度變化及結果如表3所示。

從圖3可以看出，D50整體來看呈現一種增加的趨勢，但是變化幅度不大，說明樣品的粒徑增加；跨距是先減小，隨后增加。剪切溫度在25～30℃時，D50增加緩慢，跨距呈緩慢減小的趨勢，而且D50和跨距的變化趨勢不明顯，說明粒徑和粒度分布變化不大；剪切溫度在35～40℃時，D50增加而且跨距明顯增加，說明在此區間內，粒徑增加，而粒度分布集中度變差；當剪切溫度達到45℃時，D50明顯變大，跨距明顯變小，說明此時粒徑雖然變大，但是粒度分布相對集中；根據這三個區間的變化趨勢可知，可能剪切溫度對粒徑大小和粒度分布的影響不能表現出一種很好的趨勢，或者說剪切溫度可能不是影響粒徑和粒度分布的主要因素。因此，根據表3的結果，綜合考慮D50與跨距平均值的變化，同時考慮到節能的問題，選擇剪切溫度在25～30℃比較合適。

表3 不同剪切溫度條件下初乳的粒徑

圖3 D50和跨距平均值隨剪切溫度變化的變化

3 結論

在工藝摸索過程中，應該綜合考察各因素的相互影響。通過以上數據，選擇初乳乳化的條件為剪切轉速在2 500～3 500r/min、剪切時間在10～20min、剪切溫度在25～30℃，后續的工藝摸索實驗可以在此范圍的基礎上，通過響應面法[10]設計試驗，選擇最佳的工藝參數。

4 討論

在一定的范圍內，剪切溫度、剪切時間相同的條件下，增加剪切轉速和剪切轉速、剪切溫度相同的條件下，增加剪切時間，可以使初乳的粒徑變小，粒度分布集中，而且變化趨勢明顯；但是當剪切轉速繼續增加時，粒徑雖然不斷變小，但是跨距卻增加，當剪切時間繼續增加時，粒徑和跨距都變大，這兩種情況說明在乳化的初始階段，剪切機械力可以促進乳液液滴的形成，繼續增加力的作用，雖然增加了液滴之間的碰撞機會，但是粒徑和粒度分布反而出現了逆轉，初乳的品質下降。

脂肪乳劑的粒徑大小與很多因素有關，初乳的制備、高壓均質過程、滅菌方式和滅菌條件都能影響成品脂肪乳的品質[11]。初乳制備過程中，除了剪切的工藝條件外，制備工藝過程中設備的選擇，乳化劑的種類和用量比例、處方的選擇、原輔料的選擇等都對脂肪乳初乳的品質有影響。本實驗只作為腸內營養乳劑初乳制備工藝摸索的初探，后續將對于配方中乳化劑的種類和用量比例以及加入其他營養素的工藝參數進行深入的研究。◇